【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，属于大气激光通信。
技术介绍
1、激光通信是一种利用激光传输信息的通信方式。激光是一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征。而大气激光通信是利用大气作为传输媒质的激光通信。大气传输激光通信系统是由两台激光通信机构成的通信系统，它们相互向对方发射被调制的激光脉冲信号(声音或数据)，接收并解调来自对方的激光脉冲信号，实现双工通信。
2、在大气激光通信系统中，接收光轴偏差是导致系统通信性能下降的重要影响因素之一。为了实现高速的激光通信，可以在接收端将空间光高效地耦合至光纤中，以提高探测灵敏度和通信带宽。因此研究接收光轴偏差影响下的光纤耦合效率的基本原理有助于从系统设计方面提高耦合效率。常规的大气激光通信。然而，由于系统装调误差、光轴检测误差和平台振动等多种因素使大气激光通信终端产生发射和接收光轴偏差，从而影响双向大气激光通信系统性能。因此需要一种能在通信设备安装后能够只能对准光轴的方案。
技术实现思路
1、本申请提出了一种具有复色扩束双信标自动对准大气通信光学系统，该系统不需要对通信系统进行后期重复校准，只需要在安装时初步对准，之后可以在两组信标光的辅助下让通信光轴对准，后期使用该系统时发生光轴偏差，可以使用系统自带的快反镜进行调整就能精准耦合光轴。也可以设置自动校准，自动耦合光轴。相比单信标自动对准系统，双信标系统有两个辅助信标光信号，在进行通信光对准时，通过对大小两个光斑的辅助标定，让通信光同轴
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，包括扩束光学系统、折转光学系统、第一信标光成像系统、第二信标光成像系统、光源准直系统和光纤光源；
4、扩束光学系统、折转光学系统和第一信标光成像系统依次设置，作为第一接受光学系统；扩束光学系统、折转光学系统和第二信标光成像系统依次设置，作为第二接受光学系统；光纤光源、光源准直系统、折转光学系统和扩束光学系统依次设置，作为出射光学系统；第一接受光学系统、第二接受光学系统和出射光学系统共用同一个扩束光学系统和同一个折转光学系统；
5、从光源物面到扩束像面的方向上：光源准直系统包括依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；折转光学系统包括依次设置的第二分光镜、第一分光镜和振镜；扩束光学系统包括依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜；且光纤光源、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第二分光镜、第一分光镜、振镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜依次设置，作为出射光学系统；
6、从扩束物面到接收像面的方向上：第一信标光成像系统包括依次设置的第十透镜、第十一透镜和第十二透镜，且第九透镜、第八透镜、第七透镜、第六透镜、第五透镜、第四透镜、振镜、第一分光镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜依次设置，作为第一接受光学系统；第二信标光成像系统包括依次设置的第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜和第十六透镜，且第九透镜、第八透镜、第七透镜、第六透镜、第五透镜、第四透镜、振镜、第一分光镜、第二分光镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜和第十六透镜依次设置，作为第二接受光学系统。
7、该方案所有透镜均镀近红外增透膜，光谱范围在800nm-1550nm，透射率≥99％。
8、从光源发出来的通信光和两束信标光依次经过光源准直系统、折转光学系统和扩束光学系统后，投影在1km远处，在1km处另一个复色波扩束双信标通信系统接受到信标光和通信光，通信光在两个信标光的成像指示下把两个通信光互相对准。
9、第一信标光成像系统为808nm相机物镜光路，第二信标光成像系统为830nm相机物镜光路。
10、为了实现自动对准通信光的光轴，上述振镜可用外部电路系统控制偏转角度。电路系统控制振镜的偏转角度，为现有常识，本申请不再赘述。
11、上述扩束系统光学满足条件式：ttl1≤95mm和15≤b1≤18mm，其中，ttl1为扩束光学系统的光学总长，b1为扩束光学系统的放大倍率，扩束倍率为将3mm扩束为50mm，并且830nm信标光斑投影在1km远的半径为2m，808nm信标光斑投影在1km远的半径为1.2m，1550nm通信光斑投影在1km远的光斑大小约为60mm；
12、折转光学系统满足条件式：通信光入射振镜尺寸≤5mm，通过第一分光镜和第二分光镜的光斑直径≤24.5mm；
13、第一信标光成像系统满足条件式：bfl1≥5mm和ttl2≤40mm，其中，bfl1表示第一信标光成像系统的光学后焦距，ttl2为第一信标光成像系统的光学总长；
14、第二信标光成像系统满足条件式：bfl2≥5mm和ttl3≤40mm，其中，bfl2表示第二信标光成像系的光学后焦距，ttl3为第二信标光成像系统的光学总长；
15、光源准直系统满足条件式：f1≤12mm，其中，f1表示光源准直系统的有效焦距。
16、为了进一步提高光学性能，上述第一透镜为具有正焦度的玻璃球面透镜；第二透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第三透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第一物侧面为凸面，第一像侧面为凹面；第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面，第二物侧面为凹面，第二像侧面为凹面；第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面，第三物侧面为凸面，第三像侧面为凸面；
17、第一物侧面的曲率半径为7.03±0.003mm，第一像侧面的曲率半径为-7.59±0.003mm；第二物侧面的曲率半径为-6.7±0.003mm，第二像侧面的曲率半径为3.84±0.003mm；第三物侧面的曲率半径为4.97±0.003mm，第三像侧面的曲率半径为-5.2±0.003mm。
18、作为其中一种具体的实现方案，第一透镜的中心厚度为2±0.003mm，第二透镜的中心厚度为2.95±0.003mm，第三透镜的中心厚度为2.7±0.003mm；
19、第一透镜与第二透镜之间的中心间隔为1.73±0.003mm，第二透镜与第三透镜之间的中心间隔为0.4±0.003mm。
20、为了进一步提高光学性能，上述第四透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第五透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第六透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第七透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第八透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第九透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜。
21、第四透镜的两面依次为第四物侧面和第四像侧面，第四物侧面为凹面，第四像侧面为凹面；第五透镜的两面依次为第五物侧面和第五像侧面，第五物侧面为凹面，第五像侧面为凹面；第六透镜的两面依次为第六物侧面和第六像侧面，第六物侧面为凸面，第六像侧面为凸面；第七透镜的两面依次为第七物侧面和第七像侧面，第七物本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：包括扩束光学系统、折转光学系统、第一信标光成像系统、第二信标光成像系统、光源准直系统和光纤光源；
2.如权利要求1所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：扩束系统光学满足条件式：TTL1≤95mm和15≤b1≤18mm，其中，TTL1为扩束光学系统的光学总长，b1为扩束光学系统的放大倍率；
3.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第一透镜为具有正焦度的玻璃球面透镜；第二透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第三透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第一物侧面为凸面，第一像侧面为凹面；第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面，第二物侧面为凹面，第二像侧面为凹面；第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面，第三物侧面为凸面，第三像侧面为凸面；
4.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第一透镜的中心厚度为2±0.003mm，第二透镜的中心厚度为2.95±0.00
5.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第四透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第五透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第六透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第七透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第八透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第九透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；
6.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第四透镜的中心厚度为2.96±0.003mm，第五透镜的中心厚度为5.1±0.003mm，第六透镜的中心厚度为10.99±0.003mm，第七透镜的中心厚度为0.73±0.003mm，第八透镜的中心厚度为6.63±0.003mm，第九透镜的中心厚度为6.9±0.003mm；
7.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第十透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第十一透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第十二透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；
8.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第十透镜的中心厚度为-3.056±0.003mm；第十一透镜的中心厚度为6.95±0.003mm；第十二透镜的中心厚度为3.66±0.003mm；
9.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第十三透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第十四透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第十五透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第十六透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；
10.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第十三透镜的中心厚度为4±0.003mm；第十四透镜的中心厚度为4±0.003mm；第十五透镜的中心厚度为1.05±0.003mm；第十六透镜的中心厚度为2.07±0.003mm；
...【技术特征摘要】
1.一种具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：包括扩束光学系统、折转光学系统、第一信标光成像系统、第二信标光成像系统、光源准直系统和光纤光源；
2.如权利要求1所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：扩束系统光学满足条件式：ttl1≤95mm和15≤b1≤18mm，其中，ttl1为扩束光学系统的光学总长，b1为扩束光学系统的放大倍率；
3.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第一透镜为具有正焦度的玻璃球面透镜；第二透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第三透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第一物侧面为凸面，第一像侧面为凹面；第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面，第二物侧面为凹面，第二像侧面为凹面；第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面，第三物侧面为凸面，第三像侧面为凸面；
4.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第一透镜的中心厚度为2±0.003mm，第二透镜的中心厚度为2.95±0.003mm，第三透镜的中心厚度为2.7±0.003mm；
5.如权利要求1或2所述的具有复色扩束双信标自动对准通信光学系统，其特征在于：第四透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第五透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第六透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第七透镜为具有负光焦度的玻璃球面透镜；第八透镜为具有正光焦度的玻璃球面透镜；第九透镜为具有负光焦度的玻...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯嘉瑞，杨莹，
申请(专利权)人：南京波长光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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